(57)【要約】【課題】  基板に対する半導体チップの平行度を保つことができる半導体装置及びフリップチップ実装方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る半導体装置１は、半導体チップ２と、電極部を設けた基板４と、半導体チップ２と電極部とを電気的に接続するバンプ５とを備えた半導体装置であって、半導体チップ２と基板４との間に、弾性体からなる復元調整部６と、剛体からなる規制調整部７とを、復元調整部６と規制調整部７のうち一方を半導体チップ２側に、他方を基板４側にして復元調整部６、規制調整部７を積層した構成である。【選択図】図１
2005353857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、電極部を設けた基板と、前記半導体チップと前記電極部とを電気的に接続するバンプとを備えた半導体装置であって、
前記半導体チップと前記基板との間に、弾性体からなる復元調整部と、剛体からなる規制調整部とを、前記復元調整部と前記規制調整部のうち、一方を前記半導体チップ側に、他方を前記基板側にして、前記復元調整部と前記規制調整部とを積層したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体チップと、電極部を設けた基板と、前記半導体チップと前記電極部とを電気的に接続するバンプとを備えた半導体装置であって、
前記半導体チップと前記基板との間に、弾性体からなり前記半導体チップと前記基板との間のギャップを規制する復元調整部と、剛体からなり少なくとも前記半導体チップ又は前記基板に接するとともに、前記復元調整部の高さよりも低い規制調整部とを設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記復元調整部は、前記規制調整部の周囲を覆っている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
電極部を設けた基板に半導体チップをフェースダウンし前記電極部と前記半導体チップとをバンプを介して接続するフリップチップ実装方法であって、
弾性体からなる復元調整部と、剛体からなる規制調整部とを、前記復元調整部と前記規制調整部のうち、一方を前記半導体チップ側に、他方を前記基板側に設ける工程と、
前記半導体チップを押圧して前記電極部に位置決め搭載するとともに、前記復元調整部と前記規制調整部とをお互いに積層させる工程と、
前記バンプを加熱して、前記半導体チップと前記電極部とを接続する工程と、
押圧状態にあった前記復元調整部を除圧して弾性復元させる工程とを含むことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項５】
電極部を設けた基板に半導体チップをフェースダウンし前記電極部と前記半導体チップとをバンプを介して接続するフリップチップ実装方法であって、
弾性体からなり半導体チップと基板との間のギャップを規制する復元調整部を前記半導体チップ又は前記基板に設け、剛体からなる前記復元調整部の高さよりも低い規制調整部を前記半導体チップ又は前記基板に設ける工程と、
前記半導体チップを押圧して前記電極部に位置決め搭載するとともに、前記半導体チップと前記基板との間で前記復元調整部を圧縮支持する行程と、
前記バンプを加熱して、前記半導体チップと前記電極部とを接続する工程と、
押圧状態にあった前記復元調整部を除圧して弾性復元させる工程とを含むことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを基板に接続させた半導体装置及び半導体チップを基板に接続するフリップチップ実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置としては、フリップチップ実装方法により、半導体チップであるＩＣチップに設けた電極パッドと基板に設けた電極パッドとを電気接続部材にて接続したものを挙げることができる。この半導体装置は、電気接続部材より長く（高く）形成した電気接続部材より硬質の高さ規制部材にて、基板に対するＩＣチップの高さ制御を行う構成である。この高さ規制部材としては、例えば銅が開示されている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
なお、半導体チップと基板との平行度が保たれていない場合、フリップチップ実装工程の後の他工程において、バンプと半導体チップとの接合箇所や、バンプと基板との接合箇所にクラックが生じたり、接合不良が生じる可能性があった。
【特許文献１】特開２００１−０１５５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述のような従来の半導体装置においては、高さ規制部材自身の高さばらつきがある等の場合には、高さ規制部材が硬質であるため、基板に対する半導体チップの高さの微調整が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、基板に対する半導体チップの平行度を保つことができる半導体装置及びフリップチップ実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体装置は、半導体チップと、電極部を設けた基板と、前記半導体チップと前記電極部とを電気的に接続するバンプとを備えた半導体装置であって、前記半導体チップと前記基板との間に、弾性体からなる復元調整部と、剛体からなる規制調整部とを、前記復元調整部と前記規制調整部のうち、一方を前記半導体チップ側に、他方を前記基板側にして、前記復元調整部と前記規制調整部とを積層している。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る半導体装置は、半導体チップと、電極部を設けた基板と、前記半導体チップと前記電極部とを電気的に接続するバンプとを備えた半導体装置であって、前記半導体チップと前記基板との間に、弾性体からなり前記半導体チップと前記基板との間のギャップを規制する復元調整部と、剛体からなり少なくとも前記半導体チップ又は前記基板に接するとともに、前記復元調整部の高さよりも低い規制調整部とを設けている。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項２に記載の半導体装置において、前記復元調整部は、前記規制調整部の周囲を覆っている。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係るフリップチップ実装方法は、電極部を設けた基板に半導体チップをフェースダウンし前記電極部と前記半導体チップとをバンプを介して接続するフリップチップ実装方法であって、弾性体からなる復元調整部と、剛体からなる規制調整部とを、前記復元調整部と前記規制調整部のうち、一方を前記半導体チップ側に、他方を前記基板側に設ける工程と、前記半導体チップを押圧して前記電極部に位置決め搭載するとともに、前記復元調整部と前記規制調整部とをお互いに積層させる工程と、前記バンプを加熱して、前記半導体チップと前記電極部とを接続する工程と、押圧状態にあった前記復元調整部を除圧して弾性復元させる工程とを含んでいる。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係るフリップチップ実装方法は、電極部を設けた基板に半導体チップをフェースダウンし前記電極部と前記半導体チップとをバンプを介して接続するフリップチップ実装方法であって、弾性体からなり半導体チップと基板との間のギャップを規制する復元調整部を前記半導体チップ又は前記基板に設け、剛体からなる前記復元調整部の高さよりも低い規制調整部を前記半導体チップ又は前記基板に設ける工程と、前記半導体チップを押圧して前記電極部に位置決め搭載するとともに、前記半導体チップと前記基板との間で前記復元調整部を圧縮支持する行程と、前記バンプを加熱して、前記半導体チップと前記電極部とを接続する工程と、押圧状態にあった前記復元調整部を除圧して弾性復元させる工程とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成の半導体装置は、剛体である規制調整部と弾性体である復元調整部を備えることで、たとえ規制調整部に微小な高さばらつきがあったとしても、復元調整部のもつ弾性により、基板に対する半導体チップの高さの微調整が可能になり、半導体チップと基板との平行度を良好に保つことができる。また、このような構成のフリップチップ実装方法は、半導体チップと基板との平行度を良好に保つことができる半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。また、図２は、半導体装置を基板側から見た平面図（簡略のため、基板、電極バッドは省略）である。なお、図２（ｂ）〜図２（ｄ）は、第１実施形態に係る半導体装置の変形形態を示す平面図である。
【００１４】
第１実施形態では、半導体装置１は、図１（ｃ）及び図２（ａ）に示すように、半導体チップ２と、電極部である電極パッド３を設けた基板４と、半導体チップ２の電極（不図示）と電極パッド３とを電気的に接続するバンプ５と、弾性体からなり半導体チップ２に一端を接続した復元調整部６と、剛体からなり基板４に一端を接続した規制調整部７とを備え、半導体チップ２と基板４との間で、復元調整部６と規制調整部７とを積層した構造である。なお、以降、復元調整部６と規制調整部７で構成する部位を高さ調整部２０と称する。
【００１５】
なお、第１実施形態においては、図２（ａ）に示すように、バンプ５は、４カ所設けられており、高さ調整部２０（図２（ａ）〜図２（ｄ）においては、規制調整部７のみを図示）の形状は、バンプ５を取り囲むような枠状である。なお、第１実施形態の変形形態として、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、高さ調整部２０は、基板４表面側の回路実装面を有効活用するために、枠状ではなく、少なくとも３点以上の箇所に設ける構成であってもよいし、図示は省略するが、図２（ａ）に示す枠状の一部を構成するものであってもよい。
【００１６】
ここで、復元調整部６は、フリップチップ実装により半導体チップ２を基板４に押圧する際に、弾性復元力が損なわれない範囲の弾性定数を有していればよい。また、規制調整部７は、バンプ５よりも硬質であり、フリップチップ実装により変形しない剛体であればよい。なお、復元調整部６、規制調整部７の断面形状は、例えば長方形である。
【００１７】
以下に、図１に基づいて半導体装置１の製造工程であるフリップチップ実装方法の一例を説明する。まず、半導体チップ２にバンプ５を設ける。また、図１（ａ）に示すように、復元調整部６を半導体チップ２側に設け、規制調整部７を基板４側に設ける。
【００１８】
次に、バンプ５、復元調整部６を設けた半導体チップ２を電極パッド３に所定に圧力で押圧して位置決め搭載するとともに、復元調整部６と規制調整部７とをお互いに積層する。なお、図１（ｂ）は、復元調整部６と規制調整部７とが接触した直後の状態を示す断面図である。図示は省略するが、図１（ｂ）に示す状態から、復元調整部６は、前述の押圧により弾性変形をし、長さ（高さ）は無負荷状態より短くなる。なお、規制調整部７は、前述の押圧前後での長さ（高さ）の変化がない剛体を材料として選定する。そして、バンプ５を加熱することで、半導体チップ２と電極パッド３とを接続する。
【００１９】
最後に、図１（ｃ）に示すように、押圧状態では無負荷状態時よりも短くなっていた復元調整部６を除圧して、半導体チップ２と基板４間のギャップの微調整を行う。そして、図示は省略するが、半導体チップ２と基板４との間に、アンダーフィル（不図示）を注入する。
【００２０】
第１実施形態に係る半導体装置１は、剛体である規制調整部７と弾性体である復元調整部６を備えることで、たとえ規制調整部７に微小な高さばらつきがあったとしても、復元調整部６のもつ弾性により、基板４に対する半導体チップ２の高さの微調整が可能になり、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる。従って、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことで、フリップチップ実装工程の後の他工程において、半導体チップ２とバンプ５との接合箇所や、基板４とバンプ５との接合箇所には、クラックや接合不良が発生しなくなる。また、第１実施形態に係るフリップチップ実装方法は、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる半導体装置１を提供することができる。
【００２１】
なお、第１実施形態において、復元調整部６は、その一端を基板４側に接続し、規制調整部７は、その一端を半導体チップ２側に接続するようにしてもよい。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、半導体チップ２と基板４との間に、復元調整部６と規制調整部７とを図１（ｃ）に示すような積層ではなく並列に設けた実施形態を、本発明の第２実施形態として図３に基づいて説明するが、図３は、半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。
【００２３】
第２実施形態においては、半導体装置１は、図３に示すように、規制調整部７が復元調整部６の高さよりも低いという点が第１実施形態と異なる箇所である。
【００２４】
以下に、図３に基づいて半導体装置１の製造工程であるフリップチップ実装方法の一例を説明する。なお、第１実施形態と同じ箇所は説明を省略する。まず、図３（ａ）に示すように、バンプ５を備えた半導体チップ２側に、弾性体からなる復元調整部６を設け、剛体からなり復元調整部６の無負荷状態時の高さよりも低い高さである規制調整部７を基板４側に設ける。なお、半導体チップ２は、復元調整部６を基板４側に設け、規制調整部７を半導体チップ２側に設けた構成であってもよい。
【００２５】
次に、バンプ５、復元調整部６を設けた半導体チップ２を電極パッド３に所定に圧力で押圧して位置決め搭載する。なお、図３（ｂ）は、復元調整部６が基板４に接触した直後の状態を示している。図示は省略するが、図３（ｂ）に示す状態から、復元調整部６は、基板４側で支持されて、略、規制調整部７の高さにまで圧縮される。
【００２６】
このとき、復元調整部６は、前述の押圧により弾性変形をし、長さ（高さ）は無負荷状態より短くなっている。なお、規制調整部７は、押圧前後での長さ（高さ）の変化がない剛体を材料として選定しているため、半導体チップ２と基板４との間のギャップを規定する。そして、バンプ５を加熱することで、半導体チップ２と電極パッド３とを接続する。
【００２７】
最後に、図３（ｃ）に示すように、押圧状態では無負荷状態時よりも短くなっていた復元調整部６を除圧して、半導体チップ２と基板４間のギャップの微調整を行う。復元調整部６は、規制調整部７に対するガイド的な役割を果たすことになる。そして、図示は省略するが、半導体チップ２と基板４との間に、アンダーフィル（不図示）を注入する。
【００２８】
第２実施形態に係る半導体装置１は、剛体である規制調整部７と弾性体である復元調整部６を備えることで、第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、たとえ規制調整部７に微小な高さばらつきがあったとしても、復元調整部６のもつ弾性により、基板４に対する半導体チップ２の高さの微調整が可能になり、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる。また、第２実施形態に係るフリップチップ実装方法は、第１実施形態に係るフリップチップ実装方法と同様に、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる半導体装置１を提供することができる。
【００２９】
（第３実施形態）
最後に、他の実施形態を、本発明の第３実施形態として図４に基づいて説明するが、図４は、半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。
【００３０】
第３実施形態においては、半導体装置１は、図４（ｃ）に示すように、復元調整部６が基板４に接するとともに、この復元調整部６と基板４とが接する箇所以外では規制調整部７の周囲を覆っている点が第２実施形態と異なる箇所である。なお、規制調整部７を含んだ復元調整部６の断面形状は、図４に示すように、例えば長方形を開示しているが、台形等、他の任意断面形状であってもよい。また、図示は省略するが、半導体装置１は、復元調整部６が半導体チップ２に接するとともに、その他の箇所では規制調整部７の周囲を覆うような構成であってもよい。
【００３１】
以下に、図４に基づいて半導体装置１の製造工程であるフリップチップ実装方法の一例を説明する。なお、第２実施形態と同じ箇所は説明を省略する。まず、図４（ａ）に示すように、一端が露出した規制調整部７を内部に備えた復元調整部６を予め形成し、この規制調整部７の露出側とは反対の面を、バンプ５を備えた半導体チップ２側に設ける。次に、バンプ５、半導体チップ２を電極パッド３に所定に圧力で押圧して位置決め搭載する。なお、図４（ｂ）は、高さ調整部２０が基板４に接触した直後の状態を示している。図示は省略するが、図４（ｂ）に示す状態から、復元調整部６が圧縮される。そして、バンプ５を加熱することで、半導体チップ２と電極パッド３とを接続する。
【００３２】
最後に、図４（ｃ）に示すように、押圧状態では無負荷状態時よりも短くなっていた復元調整部６を除圧して、半導体チップ２と基板４間のギャップの微調整を行う。復元調整部６は、規制調整部７に対するガイド的な役割を果たすことになる。そして、図示は省略するが、半導体チップ２と基板４との間に、アンダーフィル（不図示）を注入する。
【００３３】
第３実施形態に係る半導体装置１は、剛体である規制調整部７と弾性体である復元調整部６を備えることで、第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、たとえ規制調整部７に微小な高さばらつきがあったとしても、復元調整部６のもつ弾性により、基板４に対する半導体チップ２の高さの微調整が可能になり、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる。また、第３実施形態に係るフリップチップ実装方法は、第１実施形態に係るフリップチップ実装方法と同様に、半導体チップ２と基板４との平行度を良好に保つことができる半導体装置１を提供することができる。
【００３４】
なお、第１実施形態乃至第３実施形態では、電極部は、電極パッド３を例示しているが、基板４表面上の配線基板の機能をはたすものであれば電極パッドに限定されるものではない。また、第２実施形態及び第３実施形態においても、高さ調整部２０は、第１実施形態と同様に、図２に示したものと同様に、平面視において枠状であっても、少なくとも３カ所以上の箇所に分けて設けた構成であっても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図、及び半導体装置の変形形態を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る半導体装置を形成するフリップチップ実装方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  半導体装置
２  半導体チップ
３  電極パッド
４  基板
５  バンプ
６  復元調整部
７  規制調整部
２０  高さ調整部
【図１】
2005353857.tif 000003
【図２】
2005353857.tif 000004
【図３】
2005353857.tif 000005
【図４】
2005353857.tif 000006